一种自供电的无线信号发射器的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于物联网技术领域，涉及了一种无需电池供电，利用采集环境中的微小能量的自供电无线信号发射器。
【背景技术】
[0002]随着物联网技术在智能家居以及智能建筑领域的不断发展，无线射频传感器得到了越来越广泛的应用。无线传感器是无线传感器网络最基本的组成部分，其体积微小，自身携带的电池能量有限，不能满足长期工作需要。在实际应用中，无线传感器具有数量多、分布区域广、部署环境复杂等特点。对于人员不能直接到达的某些区域，很难通过更换电池的方式获取能量。
[0003]传统的射频传感器需要家用电或者是电池供电。会导致使用成本增加、引发严重的污染，尤其是在一些展会、博物馆、古街、老式宅院等应用场合，如果布线不当，甚至容易引发火灾。由于微功率传感器和控制开关的功耗很小，因而可以考虑通过压力振动的方式来收集机械能，并将机械能转化为电能，供微功率传感器和控制开关使用。
【发明内容】
[0004]本实用新型的目的就是针对现有技术的不足，提供了一种可以利用环境中的微小机械能(如按钮压力、振动、重力)的自供电无线信号发射器。该能量主要指的是利用压电陶瓷、电磁线圈等能量转化装置，将机械能转化成电能。发射器内置电能采集电路，可以利用这微小的电能，对发射机供电，从而实现信息的传递。
[0005]本实用新型所采用的技术方案是:
[0006]本实用新型包括机械能转电能模块、整流电路、储能电路、电压变换电路、传感器单元、微控制单元和射频发射单元。
[0007]机械能转电能模块是利用电磁感应线圈或者是压电陶瓷片将微小的机械能转化为电能。
[0008]电源电路主要由整流电路、储能电路和电压变换电路组成，包括双管串联的肖特基二极管芯片Ul、U2、电源管理芯片U3、接插件P1、P2、钽电容Cl、C2、瓷片电容C3、C4、电感LI。接插件Pl的I脚接外部交流电源电压的正极输入，接插件P2的I脚接外部交流电源电压的负极输入；双管串联的肖特基二极管芯片Ul的3脚与接插件Pl的I脚相连，双管串联的肖特基二极管芯片U2的3脚与接插件P2的I脚相连；双管串联的肖特基二极管芯片Ul的2脚与双管串联的肖特基二极管芯片U2的2脚相连并接地；双管串联的肖特基二极管芯片Ul的I脚与双管串联的肖特基二极管芯片U2的I脚、钽电容C1、C2的阳极相连；钽电容Cl的阴极、钽电容C2的阴极接地；电源管理芯片的3脚为电压输入端，与瓷片电容C3的一端相连；电源管理芯片的5脚为使能输入端，与电源管理芯片的3脚相连；电源管理芯片的2脚为开、关输出端，与电感LI的一端相连；电源管理芯片的6脚为反馈输入端，与电感LI的另一端、瓷片电容C4的一端相连，并输出1.8V的电压；电源管理芯片的4脚、瓷片电容C3的另一端、瓷片电容C4的另一端接地。
[0009]射频发射单元包括射频芯片U4、晶振Yl、天线E1、电阻R2、瓷片电容C7、C8、C9、C10、C11、C12、C13、C14、C15、C16、C17、C18、电感 L2、L3、L4、L5。射频芯片 U4 的 I 脚、2 脚、3脚、6脚、7脚、20脚分别与微控制单元中的主控芯片U5的12脚、14脚、10脚、9脚、11脚、13脚相连；射频芯片U4的8脚、10脚分别与晶振Yl的3脚、I脚相连，晶振Yl的I脚和瓷片电容C19的一端相连，晶振Yl的3脚和瓷片电容C18的一端相连；射频芯片U4的4脚、5脚、11脚、14脚、15脚、17脚、18脚分别和瓷片电容C20、C7、C11、C10、C9、电阻R2、瓷片电容C8的一端相连；射频芯片U4的13脚与瓷片电容C12的一端、电感L3的一端相连；射频芯片U4的12脚与电感L2的一端、瓷片电容C14的一端相连，瓷片电容C13的一端与电感L2的另一端相连；电感L4的一端与电感L3的另一端、瓷片电容C14的另一端、瓷片电容C15的一端、电感L5的一端相连，电感L5的另一端与瓷片电容C16的一端、瓷片电容C17的一端相连，瓷片电容C17的另一端与天线El相连。射频芯片的4脚、9脚、11脚、14脚、15脚、18脚接1.8V电源；射频芯片的16脚、19脚、瓷片电容C20、C7、C8、C9、C10、C11、C12、C13、C14、C15、C16、C17、C18、C19、电阻 R2 的另一端接地。
[0010]微控制单元包括主控芯片U5、接插件P3、P4、电阻R1、瓷片电容C5、C6。主控芯片U5的I脚、4脚、5脚、20脚分别和接插件P4的4脚、2脚、I脚、3脚相连；主控芯片U5的11脚、12脚、13脚、14脚、17脚、18脚分别和接插件P3的I脚、2脚、3脚、4脚、5脚、6脚相连；主控芯片U5的11脚、12脚、13脚、14脚分别和射频芯片U4的7脚、I脚、20脚、2脚相连，从而进行SPI通信；主控芯片U5的I脚与电阻R1、电容C5的一端相连；主控芯片U5的5脚与瓷片电容C6的一端相连；主控芯片U5的5脚、接插件P4的I脚、电阻Rl的另一端与
1.8V的电源相连；主控芯片U5的4脚、接插件P4的2脚、瓷片电容C5、C6的另一端接地；主控芯片U5的2脚、3脚、6脚、7脚、8脚、15脚、16脚、19脚悬空。
[0011]双管串联的肖特基二极管芯片Ul、U2采用日本ROHM公司的RB558W，电源管理芯片U3采用TI公司的TPS62231，射频芯片U4采用TI公司的CC1101，主控芯片U5采用ST公司的 STM8L101F3P6。
[0012]本实用新型的有益效果:本实用新型可以有效的将机械能转电能装置和无线信号发射器有效的结合起来。在物联网领域，特别是智能家居领域有着重要的应用，例如上述两者的有效结合使无线无源开关得以实现，这将替代传统的开关按钮。无线无源开关的使用将大量减少线缆布设、金属使用、电池更换、污染物排放所带来的建筑开销。
[0013]当然自供电的无线信号发射器不局限于在智能家居领域的应用，在汽车技术、工业检测领域中有着重要的应用。作为传感器应用，例如适合于温度、压力、动力和另外测量两，特别适合于测量汽车轮胎压力和温度、轮轴温度和火车加速度、发动机和工业设备的温度、压力、动力。
[0014]例如，汽车轮胎压力检测系统(TirePressure Monitoring System，简称 TPMS)，通过轮胎内部压力传感单元、温度传感单元、信号接收和发送单元，实现轮胎内部压力和温度的实时监控，同时将气压信号转换为电信号，并采用无线射频通信技术，预报欠压、过压、温度过高等情况，减少了汽车中存在的电缆束。
【附图说明】
[0015]图1为自供电的无线信号发射器的整体框图；
[0016]图2为自供电的无线开关的整体框图；
[0017]图3为电源管理硬件电路；
[0018]图4为主控电路；
[0019]图5为射频发射电路。
【具体实施方式】
[0020]为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合附图和实例对本实用新型进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实例仅用于解释本实用新型，而不是用于限定本实用新型。
[0021]图1为自供电的无线信号发射器的整体框图。自供电的无线信号发射器的电路部分包括整流电路2、储能电路3、电压变换电路4、传感器单元5、微控制单元6和